基于VKT的醫(yī)學(xué)圖像三維重建的研究與應(yīng)用.pdf

1、三維重建是計算機可視化領(lǐng)域的研究熱點之一，其最新的研究成果已應(yīng)用于各個方面，如三維識別、數(shù)字化城市、三維人體及虛擬現(xiàn)實等等。三維重建的目標(biāo)是從二維圖像序列中提取三維信息，然后對這些信息進行整合、分類等一系列處理，最終在三維的空間里顯示物體的三維影像。
　　 醫(yī)學(xué)圖像的三維重建是計算機可視化與生物醫(yī)學(xué)工程的重要交叉研究領(lǐng)域，它是計算機圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的重要應(yīng)用，其最新的研究成果在診斷醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)教學(xué)、手術(shù)導(dǎo)航、放

2、射治療規(guī)劃、醫(yī)學(xué)三維人體及整形外科等方面有著重要的應(yīng)用前景和價值。尤其在醫(yī)學(xué)診斷方面，醫(yī)學(xué)圖像的三維重建提供了人體部分或全局的三維影像，有利于確定人體病灶及其周圍組織器官的形狀和空間分布等信息，為醫(yī)生的診斷治療提供了強大的數(shù)據(jù)支撐，也為醫(yī)學(xué)診斷、治療提供了一種準(zhǔn)確、可靠、安全的解決途徑，更為將來研究開發(fā)成熟的醫(yī)學(xué)手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)提供了技術(shù)支持。由此可見，醫(yī)學(xué)圖像的三維重建具有極其重要的應(yīng)用價值。
　　 VTK(Visualizati

3、onToolKit)，即可視化工具集，是醫(yī)學(xué)圖像可視化領(lǐng)域里應(yīng)用最廣泛的開發(fā)平臺之一。VTK是一個開放源碼、自由獲取的軟件平臺，此外，VTK還具有應(yīng)用靈活，重建速度較快，重建效果逼真及代碼重用率高等優(yōu)點，這些都使VTK成為醫(yī)學(xué)圖像三維重建研究領(lǐng)域里開發(fā)工具的較好選擇。
　　 醫(yī)學(xué)圖像的三維重建方法一般分為面繪制和體繪制兩種，本文對面繪制和體繪制方法分別進行了深入的分析和研究，并結(jié)合可視化工具集VTK設(shè)計并實現(xiàn)了醫(yī)學(xué)圖像三維重建系

4、統(tǒng)。本文的主要內(nèi)容有:
　　 1.本文集中介紹了目前幾種常見的醫(yī)學(xué)圖像獲取方式，并對每一種方式的原理和特點進行了相應(yīng)的比較。
　　 2.研究了DICOM標(biāo)準(zhǔn)，詳細介紹了DICOM文件的結(jié)構(gòu)和框架模型，并對DICOM文件實例進行了解析。
　　 3.研究了三維重建的基本方法和一般流程。針對面繪制，討論了面繪制中切片級重建和體素級重建的概念和方法。針對體繪制，引入了體繪制中的光學(xué)模型，并在繪制效率和資源占用方面與面繪制

5、進行了比價。
　　 4.深入研究了面繪制算法中的MarchingCubes算法，著重分析了該算法的繪制原理和繪制步驟，并指出MC算法自身存在的二義性和近似性問題。針對二義性問題，引入了當(dāng)前常用的幾種解決方式。此外，關(guān)于二義性問題，還引入了MarchingTetrahedra算法，并深入分析了其繪制的原理和步驟。
　　 5.結(jié)合VTK平臺，實現(xiàn)了人體頭部皮膚和顱骨的三維重建，并結(jié)合MFC實現(xiàn)了醫(yī)學(xué)圖像三維重建系統(tǒng)。該系統(tǒng)采